Фамилия Мелкомукова — женская форма, её мужской вариант Мелкомуков. Словообразовательная модель здесь редкая и сразу бросается в глаза: основа «мелко-» плюс корень «-мук-». Такие составные фамилии из двух корней — явление нечастое, и в отличие от типичных отчеств на -ов/-ин, они почти всегда указывают на прозвище, а не на имя отца.

Первый корень, «мелко-», в русских прозвищах обычно означал не физическую мелкость, а скорее «мелочный», «дотошный» или «мелкий по положению, незнатный». Второй корень, «-мук-», скорее всего, восходит к слову «мука» (страдание, мучение). Получается, что Мелкомуков — это «тот, кто мучает по мелочам», «придирчивый мучитель» или, в более мягкой трактовке, человек, который сам «мелко мучается», то есть тревожный, суетливый. Прозвище явно ироничное или неодобрительное, что типично для русской бытовой ономастики.

Есть и другая, менее вероятная версия: связь с диалектным словом «мука» (в значении «мука» как продукт). Тогда Мелкомуков мог быть прозвищем мельника, который молол мелкую муку, или торговца, отпускавшего её малыми порциями. Однако «мука» в значении «страдание» встречается в прозвищах чаще, и модель «прилагательное + страдание» (ср. фамилии Злобинов, Горемыкин) более характерна для русского языка, чем «прилагательное + продукт».

Географически фамилия редкая, встречается в основном в Поволжье и на Урале — в зоне активного формирования составных прозвищ у крестьян и посадских людей в XVII–XVIII веках. Суффикс -ов стандартный, указывающий на принадлежность: «сын Мелкомука». Сословно носители, скорее всего, были государственными крестьянами или мещанами — дворянские фамилии с такой «обидной» основой почти не встречаются.

Похожие по структуре фамилии — Мелкозёров, Мелкоступов, Мелкозубов — подтверждают, что корень «мелко-» активно использовался для характеристики человека. А вот «-мук-» среди них выделяется редкостью: сочетание «мелкий мучитель» — нестандартный и ёмкий образ, который и дал фамилию.